CN111098172A - 一种钢带传动摆头结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢带传动摆头结构，采用A摆结构和B摆结构结合，采用力矩电机直驱作为驱动方式，采用带轮和导向带的组合作为传动方式，采用圆弧导轨与转轴进行支撑导向，使摆头的重量得到大幅减轻，提高了摆头摆动的速度和加速度，进而能够实现比传统机械AB摆头更加高效的切削加工，通过调整两条导向带的拉力，可以使导向带双向受拉力预紧，完成导向带绕摆动中心O的摆动运动，摆头沿顺时针摆动或者逆时针摆动，两根导向带都处于绷紧状态，约束住钢带连接的扇形板，消除了整个摆头的反向间隙；整个摆头结构的两个驱动轮均采用力矩电机直驱，电机的转子与驱动轮刚性耦合，形成了无反响间隙的传动机构，简化了摆头结构，大幅降低了摆头的重量。

Description

一种钢带传动摆头结构
技术领域
本发明属于高精高速高效五轴联动加工领域，具体涉及一种钢带传动摆头结构。
背景技术
五轴联动加工中心可以用来加工钛合金材质、铝合金材质等薄壁复杂零件，目前广泛应用于航空航天零部件制造领域，AB摆作为五轴联动加工中心的重要功能部件，是研发的重点和难点。
为了满足切削钛合金等难加工材料的要求，一般要求较高的扭矩。传统的AB摆头采用普通伺服电机驱动齿轮齿条，再经过涡轮蜗杆传动，实现扭矩的放大。但是传动环节的增加使得AB摆头整体重量增加，从而导致AB摆头的转动速度无法达到较高值，带来加工效率低下的问题。同时由于传统摆头的体积和惯量均较大，导致机械磨损增大，带来加工精度降低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢带传动摆头结构，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种钢带传动摆头结构，包括A摆结构和B摆结构，
B摆结构包括B摆基座以及可转动设置于B摆基座上的B摆导向板，B摆基座上位于B摆导向板上端固定有B摆力矩电机，B摆力矩电机和B摆导向板之间固定有两个B摆转向轮，两个B摆转向轮相对B摆力矩电机转动中心与B摆导向板转动中心连线对称；B摆力矩电机的输出端连接有两个反向绕设的B摆传送带，两个B摆传送带分别饶过B摆转向轮固定于B摆导向板两端；
A摆结构包括固定于B摆导向板上的A摆基座以及可转动设置于A摆基座上的A摆导向板和电主轴套，A摆基座上固定有A摆力矩电机和A摆转向轮，A摆力矩电机的输出轴上缠绕有两个A摆导向带，两个A摆导向带的一端均缠绕在A摆力矩电机的输出轴上，两个A摆导向带在A摆力矩电机的输出轴上的卷绕方向相反，其中一根A摆导向带的另一端绕过A摆转向轮固定在A摆导向带的一端，另一根A摆导向带的另一端固定于A摆导向带的另一端；电主轴套与A摆导向板通过A摆导向板连接轴连接，电主轴套上设有电主轴。
进一步的，B摆基座上固定有与B摆力矩电机输出轴刚性连接的B摆驱动轮，两个B摆传送带一端固定在同一个驱动轮上，两个B摆传送带的另一端分别绕过两个转向轮固定在B摆导向板的两端。
进一步的，B摆基座上设有B摆圆弧导轨，B摆圆弧导轨上设有圆弧导轨槽，B摆导向板上设有与圆弧导轨槽配合滑动的滑块，B摆圆弧导轨的回转中心与B摆导向板的摆动中心O重合。
进一步的，B摆导向板和A摆导向板均采用扇形板结构。
进一步的，B摆传动带和A摆导向带均采用钢带结构。
进一步的，A摆基座上设有A摆圆弧导轨，A摆圆弧导轨上设有圆弧导轨槽，A摆导向板上设有与圆弧导轨槽配合滑动的滑块，A摆圆弧导轨的回转中心与A摆导向板的摆动中心O重合。
进一步的，A摆导向板的转动平面、B摆导向板的转动平面及A摆导向板转动轴和B摆导向板转动轴所在平面三者相互垂直。
进一步的，B摆导向板上固定有B摆压板，A摆导向板上固定有A摆压板；B摆压板和A摆压板结构相同，B摆压板包括外板、中间板和内板，中间板作为支撑板设置于外板和内板之间，外板和内板与中间板之间设有气压或液压轴，通压缩空气或者压力油形成扇形板的轴向气浮支撑或者静压支撑，B摆导向板上端位于外板和内板之间。
进一步的，A摆基座与B摆基座通过B摆转轴连接，B摆转轴与B摆导向板的圆弧中心同轴。
进一步的，电主轴套两侧通过A摆转轴安装于A摆基座上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种钢带传动摆头结构，采用A摆结构和B摆结构结合的形式，采用力矩电机直驱作为驱动方式，采用带轮和导向带的组合作为传动方式，采用圆弧导轨与转轴进行支撑导向，使摆头的重量得到大幅减轻，提高了摆头摆动的速度和加速度，进而能够实现比传统机械AB摆头更加高效的切削加工；导向板的圆弧中心为摆动中心O，导向带一端固定在同一个驱动轮上，在驱动轮上的卷绕方向相反，另一端绕过转向轮分别固定在导向带的两端，通过调整两条导向带的拉力，可以使导向带双向受拉力预紧，完成导向带绕摆动中心O的摆动运动，摆头沿顺时针摆动或者逆时针摆动，两根导向带都处于绷紧状态，约束住钢带连接的扇形板，消除了整个摆头的反向间隙；整个摆头结构的两个驱动轮均采用力矩电机直驱，电机的转子与驱动轮刚性耦合，形成了无反响间隙的传动机构，简化了摆头结构，大幅降低了摆头的重量。
进一步的，B摆导向板上固定有B摆压板，可以使扇形板与压板抱死，用于固定摆头的位置或者紧急制动，提高了摆头的工作精度和安全性。
附图说明
图1是本发明安装结构示意图。
图2是图1侧视图。
图3是A摆结构示意图。
图4是B摆结构示意图。
图5是A摆结构的A摆转轴剖视图。
图6是B摆结构的B摆转轴的示意图。
图中：1、B摆基座，2、A摆基座，3、电主轴套，4、B摆传送带，5、A摆压板，6、B摆压板，7、A摆导向板，8、B摆导向板，9、A摆驱动轮，10、B摆驱动轮，11、A摆圆弧导轨，12、B摆转向轮，13、A摆转向轮，14、B摆力矩电机，15、A摆力矩电机，16、B摆圆弧导轨，17、A摆导向带，18、B摆转轴，19、A摆转轴，20、A摆导向板连接轴，21、电主轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1至图6所示，一种钢带传动摆头结构，包括A摆结构和B摆结构，
B摆结构包括B摆基座1以及可转动设置于B摆基座1上的B摆导向板8，B摆基座1上位于B摆导向板8上端固定有B摆力矩电机14，B摆力矩电机14和B摆导向板8之间固定有两个B摆转向轮12，两个B摆转向轮12相对B摆力矩电机14转动中心与B摆导向板8转动中心连线对称；B摆力矩电机14的输出端连接有两个反向绕设的B摆传送带4，两个B摆传送带4分别饶过B摆转向轮12固定于B摆导向板8两端，两个B摆传送带4受拉力预紧；
A摆结构包括固定于B摆导向板8上的A摆基座2以及可转动设置于A摆基座2上的A摆导向板7和电主轴套3，A摆基座2上固定有A摆力矩电机15和A摆转向轮13，A摆力矩电机15的输出轴上缠绕有两个A摆导向带17，两个A摆导向带17的一端均缠绕在A摆力矩电机15的输出轴上，两个A摆导向带17在A摆力矩电机15的输出轴上的卷绕方向相反，其中一根A摆导向带17的另一端绕过A摆转向轮13固定在A摆导向带17的一端，另一根A摆导向带17的另一端直接固定在A摆导向带17的另一端；电主轴套3与A摆导向板7通过A摆导向板连接轴20连接，电主轴套3与A摆导向板7同轴转动，电主轴套3上设有电主轴21；A摆导向板7的转动平面、B摆导向板8的转动平面及A摆导向板7转动轴和B摆导向板8转动轴所在平面三者相互垂直。
具体的，B摆基座1上固定有与B摆力矩电机14输出轴刚性连接的B摆驱动轮10，B摆的两个B摆传送带4一端固定在同一个驱动轮10上，在驱动轮10上的卷绕方向相反，另一端绕过转向轮12分别固定在B摆导向板8的两端，通过调整两条B摆传送带4的拉力，可以使B摆导向板8双向受拉力预紧，当力矩电机14带动驱动轮10转动时，B摆传送带4一侧缩回，另一侧放出同样的长度带动B摆导向板8转动，完成B摆导向板8绕摆动中心O的摆动运动，构成B摆头。在驱动轮10转动时，B摆沿顺时针摆动或者逆时针摆动，两根B摆传送带4一根收另一根放，都处于绷紧状态，约束住钢带连接的B摆导向板8，消除了整个摆头的反向间隙；
B摆基座1上设有B摆圆弧导轨16，B摆圆弧导轨16上设有圆弧导轨槽，B摆导向板8上设有与圆弧导轨槽配合滑动的滑块，B摆圆弧导轨16的回转中心与B摆导向板8的摆动中心O重合。
B摆导向板8和A摆导向板7均采用扇形板结构，结构简单，减小布置空间；B摆传动带4采用钢带结构。
B摆导向板8上固定有B摆压板6，A摆导向板7上固定有A摆压板5；B摆压板6和A摆压板5结构相同，B摆压板6包括外板、中间板和内板，中间板作为支撑板设置于外板和内板之间，外板和内板与中间板之间设有气压或液压轴，通压缩空气或者压力油形成扇形板的轴向气浮支撑或者静压支撑，B摆导向板8上端位于外板和内板之间，去掉压板其中一侧的压力，可以使扇形板与压板抱死，用于固定摆头的位置或者紧急制动，提高了摆头的工作精度和安全性。
A摆基座2上固定有与A摆力矩电机15输出轴刚性连接的A摆驱动轮9，两个A摆导向带17的一端均缠绕在A摆驱动轮9上，通过调整两条A摆导向带17的拉力，可以使A摆导向带17双向受拉力预紧，当A摆力矩电机15带动A摆驱动轮9转动时，钢带17一侧缩回，另一侧缩回同样的长度带动扇形板7转动，完成扇形板7的摆动运动，构成A摆头。在驱动轮9转动时，A摆沿顺时针摆动或者逆时针摆动，两根钢带17一根收另一根放，都处于绷紧状态，约束住钢带连接的扇形板7，消除了整个摆头的反向间隙。A摆导向板7通过A摆导向板连接轴20与电主轴套3连接在一起，A摆导向板7的摆动会带动电主轴套3摆动，电主轴套3内装有电主轴21，进而实现了整个A摆的摆动。
A摆基座2上设有A摆圆弧导轨11，A摆圆弧导轨11上设有圆弧导轨槽，A摆导向板7上设有与圆弧导轨槽配合滑动的滑块，A摆圆弧导轨11的回转中心与A摆导向板7的摆动中心O重合。
A摆基座2与B摆基座1通过B摆转轴18连接，B摆转轴18与B摆导向板8的圆弧中心同轴，使A摆基座2可以绕B摆转轴18轴线相对B摆基座1转动。具体的，电主轴套3两侧通过A摆转轴19安装于A摆基座2上。
本发明的钢带传动的摆头结构，B摆的B摆导向板8的圆弧中心是摆头的摆动中心O，B摆导向板8装在B摆圆弧导轨16上，圆弧导轨的回转中心与摆动中心O重合；在B摆导向板8的圆弧中心装一个转轴18，转轴中心与圆弧中心重合。两条B摆传送带4一端固定在同一个B摆驱动轮10上，在B摆驱动轮10上的卷绕方向相反，另一端绕过B摆转向轮12分别固定在B摆导向板8的两端，通过调整两条B摆传送带4的拉力，可以使B摆导向板8双向受拉力预紧，当B摆力矩电机14带动B摆驱动轮10转动时，其中一个B摆传送带4一侧缩回，另一个一侧放出同样的长度带动B摆导向板8转动，完成B摆导向板8绕摆动中心O的摆动运动，构成B摆头；在B摆驱动轮10转动时，摆头沿顺时针摆动或者逆时针摆动，两根B摆传送带4一根收另一根放，都处于绷紧状态，约束住钢带连接的B摆导向板8，消除了整个摆头的反向间隙。A摆头的回转中心是A摆转轴19的中心，A摆基座2上的两条A摆导向带17一端固定在A摆驱动轮9上，卷绕方向相反，另一端固定在A摆导向板7上，A摆导向板7的外侧支撑在A摆压板5内，可实现A摆扇形板7的轴向支撑和抱死定位。A摆转轴19对称分布在电主轴套3的两侧，连接电主轴套3和A摆头基座2，使电主轴套3可绕转轴19轴线相对A摆基座2做旋转运动。整个AB摆头的两个驱动轮均采用力矩电机直驱，电机的转子与驱动轮刚性耦合，形成了无反响间隙的传动机构，简化了摆头结构，大幅降低了摆头的重量。
当然上述显示和描述只为说明本发明的技术构思和特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还有会有各种改进和变化，凡根据本发明作的改进、变化或修饰都要落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种钢带传动摆头结构，其特征在于，包括A摆结构和B摆结构，
B摆结构包括B摆基座(1)以及可转动设置于B摆基座(1)上的B摆导向板(8)，B摆基座(1)上位于B摆导向板(8)上端固定有B摆力矩电机(14)，B摆力矩电机(14)和B摆导向板(8)之间固定有两个B摆转向轮(12)，两个B摆转向轮(12)相对B摆力矩电机(14)转动中心与B摆导向板(8)转动中心连线对称；B摆力矩电机(14)的输出端连接有两个反向绕设的B摆传送带(4)，两个B摆传送带(4)分别饶过B摆转向轮(12)固定于B摆导向板(8)两端；
A摆结构包括固定于B摆导向板(8)上的A摆基座(2)以及可转动设置于A摆基座(2)上的A摆导向板(7)和电主轴套(3)，A摆基座(2)上固定有A摆力矩电机(15)和A摆转向轮(13)，A摆力矩电机(15)的输出轴上缠绕有两个A摆导向带(17)，两个A摆导向带(17)的一端均缠绕在A摆力矩电机(15)的输出轴上，两个A摆导向带(17)在A摆力矩电机(15)的输出轴上的卷绕方向相反，其中一根A摆导向带(17)的另一端绕过A摆转向轮(13)固定在A摆导向带(17)的一端，另一根A摆导向带(17)的另一端固定于A摆导向带(17)的另一端；电主轴套(3)与A摆导向板(7)通过A摆导向板连接轴(20)连接，电主轴套(3)上设有电主轴(21)。
2.根据权利要求1所述的一种钢带传动摆头结构，其特征在于，B摆基座(1)上固定有与B摆力矩电机(14)输出轴刚性连接的B摆驱动轮(10)，两个B摆传送带(4)一端固定在同一个驱动轮(10)上，两个B摆传送带(4)的另一端分别绕过两个转向轮(12)固定在B摆导向板(8)的两端。
3.根据权利要求1所述的一种钢带传动摆头结构，其特征在于，B摆基座(1)上设有B摆圆弧导轨(16)，B摆圆弧导轨(16)上设有圆弧导轨槽，B摆导向板(8)上设有与圆弧导轨槽配合滑动的滑块，B摆圆弧导轨(16)的回转中心与B摆导向板(8)的摆动中心O重合。
4.根据权利要求1所述的一种钢带传动摆头结构，其特征在于，B摆导向板(8)和A摆导向板(7)均采用扇形板结构。
5.根据权利要求1所述的一种钢带传动摆头结构，其特征在于，B摆传动带(4)和A摆导向带(17)均采用钢带结构。
6.根据权利要求1所述的一种钢带传动摆头结构，其特征在于，A摆基座(2)上设有A摆圆弧导轨(11)，A摆圆弧导轨(11)上设有圆弧导轨槽，A摆导向板(7)上设有与圆弧导轨槽配合滑动的滑块，A摆圆弧导轨(11)的回转中心与A摆导向板(7)的摆动中心O重合。
7.根据权利要求1所述的一种钢带传动摆头结构，其特征在于，A摆导向板(7)的转动平面、B摆导向板(8)的转动平面及A摆导向板(7)转动轴和B摆导向板(8)转动轴所在平面三者相互垂直。
8.根据权利要求1所述的一种钢带传动摆头结构，其特征在于，B摆导向板(8)上固定有B摆压板(6)，A摆导向板(7)上固定有A摆压板(5)；B摆压板(6)和A摆压板(5)结构相同，B摆压板(6)包括外板、中间板和内板，中间板作为支撑板设置于外板和内板之间，外板和内板与中间板之间设有气压或液压轴，通压缩空气或者压力油形成扇形板的轴向气浮支撑或者静压支撑，B摆导向板(8)上端位于外板和内板之间。
9.根据权利要求1所述的一种钢带传动摆头结构，其特征在于，A摆基座(2)与B摆基座(1)通过B摆转轴(18)连接，B摆转轴(18)与B摆导向板(8)的圆弧中心同轴。
10.根据权利要求1所述的一种钢带传动摆头结构，其特征在于，电主轴套(3)两侧通过A摆转轴(19)安装于A摆基座(2)上。
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